Eksempler fra to udviklingsprojekter: Svovlemissioner fra anvendelse af biogas & Metanemissioner fra Biogasanlæg Gastekniske dage 2015 Bjørn K. Eliasen & Torben Kvist bke@dgc.dk tkv@dgc.dk
Baggrund og formål Der ønskes en biogasudbygning, som kan medføre store svovlemissioner Facilitere at biogasudbygning kan ske med minimal svovlemission Herunder: Få kortlagt massestrømmen af svovl fra biogassen er produceret, til biogassen er anvendt Vurdere forskellige eksisterende teknologier til fjernelse af svovl Give forslag til, hvor og hvordan svovl fjernes bedst og billigst til forskellige anvendelser
Biogas - H 2 S-fjernelsesteknologier Kemisk fældning i biogasreaktoren Fx jernklorid Biologisk ning Almindeligt, og hvor ilttilsætning (luft) sker i separat trin Adsorption Fx med aktivt kul Kombineret med forskellige opgraderingsteknologier Skitse af biologiske filtre
Målinger Fastlæggelse af faktisk svovlfjernelseseffektivitet - Hvad har vi gjort? Spotmålinger Kontinuerte målinger Enkelte gasprøver og efterfølgende gasanalyser på gaskromatograf Data udleveret fra enkelte anlæg - Ofte ikke særlig veldokumenteret
Målinger Spotmålinger biologisk svovlfilter ppm H2S 2500 2250 2000 1750 1500 1250 1000 750 500 250 0 Før 90 ppm Efter Før 9 ppm 6 ppm 31 ppm 30 ppm 23 ppm 6 ppm 4 ppm Efter Før Efter Før Efter Før Efter Før Efter Før Efter Før Efter Måling 2 Anlæg 1 Anlæg 2 Anlæg 3 Anlæg 4 Anlæg 5 Anlæg 7 Anlæg 10 Anlæg 12
Målinger Spotmålinger anlæg med fældning i tank 250 200 206 ppm 176 ppm 150 155 ppm 100 50 0 Anlæg 8 Anlæg 9 Anlæg 11
Målinger Kontinuerte målinger fra biogasanlæg nr. 5 Biologisk ning ppm H2S rå biogas 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 ppm H2S et biogas 210 180 150 120 90 60 30 0 Dag 0 Dag 1 Dag 2 Dag 3 Dag 4 Dag 5 Dag 6 Dag 7 Dag 8 Dag 9 Dag 10 Dag 11 Dag 12 Dag 13 Dag 14 Dag 15 Dag 16 Dag 17 Dag 18 Dag 19 Dag 20 Dag 21 Dag 22 Dag 23 Dag 24 Dag 25 Dag 26 Dag 27 Dag 28 Dag 29 Dag 30 Dag 31 Dag 32 Dag 33 Dag 34 Dag 35 Dag 36 Dag 37 Dag 38 Dag 39 Rå biogas Renset biogas 0
Målinger Kontinuerte målinger fra biogasanlæg nr. 5 ppm H2S rå biogas Rå biogas Renset biogas ppm H2S et biogas 3500 210 3000 180 2500 150 2000 120 1500 90 1000 60 500 30 0 0 Dag 3 Dag 4 Dag 5
Målinger Kontinuerte målinger fra biogasanlæg nr. 14 Jernklorid og aktivt kul ppm H 2 S 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Rå biogas Renset biogas 0 Dag 0 Dag 2 Dag 4 Dag 6 Dag 8 Dag 10 Dag 12 Dag 14 Dag 16 Dag 18 Dag 20 Dag 22
Biogas - H 2 S-fjernelsesteknologier Fældning i biogasreaktoren Jernklorid fjerner til omkring 50-200 ppm H 2 S Biologisk ning Optimalt ned til ca. 0 ppm, gennemsnit af spot ca. 25 ppm H 2 S Adsorption Aktivt kul kan e ned til 0 ppm H 2 S. For at opnå høj udnyttelse af kullet kræves ilt. - Kan også designes til at fjerne siloxaner mv.
Kombination af svovlfjernelse og anvendelse Eksempel til motordrift Mulighed Motor(A) Motor(B) Motor(C) Motor(D) Motor(E) Motor(F) Motor(G) Fældning 1 1 1 1 Bio 2 1 2 1 Kul 3 2 2 1 kr./nm 3 Biogas med 500 ppm H 2 S 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 Nm 3 /h kr./nm 3 Biogas med 2000 ppm H 2 S 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 Nm 3 /h Motor(A) Motor(B) Motor(C) Motor(D) Motor(E) Motor(F) Motor(G) Motor(A) Motor(B) Motor(C) Motor(D) Motor(E) Motor(F) Motor(G)
Kombination af svovlfjernelse og anvendelse Eksempel til motordrift Mulighed Motor(A) Motor(B) Motor(C) Motor(D) Motor(E) Motor(F) Motor(G) Fældning 1 1 1 1 Bio 2 1 2 1 Kul 3 2 2 1 kr./nm 3 Biogas med 500 ppm H 2 S 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 Nm 3 /h kr./nm 3 Biogas med 2000 ppm H 2 S 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 Nm 3 /h Motor(A) Motor(B) Motor(C) Motor(D) Motor(E) Motor(F) Motor(G) Motor(A) Motor(B) Motor(C) Motor(D) Motor(E) Motor(F) Motor(G)
0,14 Kombination af svovlfjernelse og anvendelse Eksempel til PSA-opgradering Mulighed PSA(A) PSA(B) PSA(C) PSA(D) PSA(E) PSA(F) Fældning 1 1 1 Bio (Ekstern 2 1 2 1 ilt) Kul 3 2 2 1 kr./nm 3 Biogas med 500 ppm H 2 S kr./nm 3 0,30 Biogas med 2000 ppm H 2 S 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 Nm 3 /h PSA(A) PSA(B) PSA(C) PSA(D) PSA(E) PSA(F) 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 Nm 3 /h PSA(A) PSA(B) PSA(C) PSA(D) PSA(E) PSA(F)
Konklusion Der er udført spotmåliger af svovlbrinteniveauerne på 13 anlæg og kontinuerte målinger på 5 anlæg På nogle anlæg er der konstateret store udsving i svovlbrintekoncentrationerne i biogassen efter Spotmålinger er derfor ikke altid retvisende specielt ikke hvis svovlfilterets kapacitetsgrænse er nået Omkostninger til og valg af svovleteknologi er stærkt afhængig af svovlniveau, gasmængde og anvendelse - Kendskab til dette kan derfor reducere omkostningerne
Metanemissioner fra Biogasanlæg
Metode Detektion af lækage Optisk - IR kamera Kvantificering af tab fra lækager Flow - Måleblænde Koncentration of CH 4 - FID
Sampling Sampling Metanbestemmelse sker på jorden Måling fra krumme flader
Projektforløb Fase 1: Målekampagne på 10 biogasanlæg. Vinter 2013/14. Fase 2: Biogasanlæggene udfører reparationer. Sommer 2014. Målekampagne på samme anlæg efter reparation. Efterår 2014.
Resulter fase 1 og 2
Metanlækage - omrører
Metanlækage - omrører
Konklusion Der er udviklet en metode til bestemmelse af lækager Der er fundet 50 læk på 9 biogasanlæg Metanemissionen varierede mellem 0 og 10 % af produktionen. Samlet tab udgør metanemissionen 4,2 % af produktion for de 9 besøgte anlæg. De fleste lækager er lette reparerer Der er også lækager andre steder end i kæden